CN103343276A

CN103343276A - 一种铬钼铁合金及其制备方法

Info

Publication number: CN103343276A
Application number: CN2013102142873A
Authority: CN
Inventors: 王宏明; 曹磊; 李桂荣
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: CN103343276B

Abstract

本发明涉及铬钼铁合金及其制备方法，属于炼钢用铁合金领域。其重量百分比组成为：Cr40%-60%、Mo5%-25%、Fe25%-35%，C5%-8%，余量为不可避免的杂质元素1-5%，本铬钼铁合金的制备采用将碳素铬铁与氧化钼球直接还原合金化冶炼碳素铬钼铁合金的方法，其特征是向熔融的碳素铬铁铁液中添加钼焙砂制成的氧化钼球，同时加入碳作还原剂，熔炼造渣，还原出的钼对铬铁直接合金化，最终得到一种碳素铬钼铁产品；本发明应用于合金钢的冶炼，既可以省去生产钼铁的工序，又可以降低添加钼合金元素成本，缩短冶炼周期；此外，有效抑制了氧化钼单独添加工艺中Mo挥发损失严重的问题。

Description

一种铬钼铁合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及铬钼铁合金及其制备方法，属于炼钢用铁合金领域。

背景技术

随工业的迅速发展，钢铁材料使用日益广泛，对钢铁材料的性能提出更多更高的要求；在碳钢的基础上添加某一种或某几种一定量的合金元素构成的合金钢，在使用性能和工艺性能上进一步得到改善；铬、钼元素作为重要的合金化元素，常用于提高合金钢的强度、弹性、韧性、耐磨性、抗腐蚀性能，广泛用于不锈钢、耐磨钢的生产；此外铬钼钢及铬钼复合材料具有良好的抗氧化和热强性能，在石油、化工等行业的应用日益广泛。

合金钢的冶炼主要是通过添加铁合金和金属单质的形式加入钢液，但铁合金冶炼过程具有能耗高、对环境污染严重的特点，开发不使用铁合金或者少用铁合金的合金钢冶炼工艺具有重大战略意义；现代炼钢生产中Cr主要是通过碳素铬铁添加到钢中，而Mo的添加则是用氧化钼块替代钼铁；如何把炼钢生产中铬、钼元素的合金化一次性完成，而且铬钼的收得率又高，是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型铬钼铁合金及其生产制备方法，本发明的铬钼铁合金可作为生产含铬钼元素的钢种的合金化原料，可实现铬钼元素的一次性添加，解决目前铬钼单独合金化存在的问题。

为实现本发明的目的的方案如下：

本发明提出一种铬钼铁合金及其生产制备方法，其特征在于：铬钼铁合金的重量百分比组成为：Cr 40%-60%、Mo 5%-25%、Fe 25%-35%，C 5%-8%，余量为不可避免的杂质元素1-5%。

本发明的铬钼铁合金的制备方法，其特征在于采用向熔融的碳素铬铁铁液中添加氧化钼球，加入碳作还原剂，还原出的钼对铬铁直接合金化，同时，加入造渣剂造渣精炼，去除有害元素并控制合金元素氧化。

具体的制备方法包括以下步骤：

第一步：将碳素铬铁、氧化钼球、氧化钙、二氧化硅和焦碳按各原料中有效成分的质量分数进行计算、配比；

第二步：将碳素铬铁加入电炉中，熔化，升温至1600-1700℃，加入焦炭并加入生石灰和SiO₂造渣，熔渣二元碱度即熔渣中的CaO与SiO₂的质量分数之比控制在1.0~1.5范围内；

第三步：渣料熔清后，保持熔清状态1~2min，向熔池添加氧化钼球，加热，每次熔池熔清之后添加氧化钼球，所有氧化钼球分2-3次添加入炉，钼球分批次添加时间间隔1-2min；

第四步：待所有氧化钼球添加完毕，熔池熔清后，停止加热，快速出炉冷却，得到铬钼铁合金和炉渣分离，即得铬钼铁合金。

以上制备过程中采用的原料的特征为：

所述的碳素铬铁的主要成分（重量百分数）为含Cr 50%-65%、C 6%-9.5%。

所述的氧化钼球为含钼（重量百分数）为50.53%-55.32% 的钼焙砂，粒度10~50mm。

所述的生石灰是含CaO（重量百分数）为66.5%-90.00% 的粉状生石灰。

所述的焦炭为含碳量（重量百分数）为80~87%的冶金焦炭，焦炭粒度小于等于10mm。

采用以上原料进行合金化熔炼过程的特征为：熔炼过程的造渣制度采用单渣法，熔渣二元碱度范围1.0~1.5，且生石灰、SiO₂和焦炭同时加入炉中，熔池熔清后，立即停止加热，渣和铁快速出炉冷却。

为实现和保证本发明的效果，需要补充说明的是：

1）采用的碳素铬铁铁液中碳已经基本达到饱和，利用已有的碳和外配碳还原剂可以有效提高还原效率，而且碳价格便宜，能有效降低生产成本。

2）为了提高氧化钼合金化效果，将氧化钼球分批多次添加，目的是避免氧化钼球一次性添加造成熔池温度大幅度下降，同时通过提高渣金反应界面面积，使氧化钼迅速还原进入铁液中，从而提高氧化钼的还原反应效率，减少氧化钼的挥发，提高了Mo的收得率。

3）采用本发明方法生产铬钼铁合金可在常规的电炉内进行，如：单相电弧炉、三相电弧炉、中频感应炉等都属于本发明要保护的技术方案。

按照本发明方法生产出的铬钼铁合金中Cr、Mo、Fe的重量百分比含量可按原料成分计算进行配比得到含40~60 Cr wt%、5~25wt% Mo、25~30wt% Fe的铬钼铁合金产品，其中Mo在金属产品中的收得率达到90%左右。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1）将铬钼铁合金产品应用于炼钢生产中，实现铬、钼元素的一次性添加；既可以省去生产钼铁的工序，又可以降低添加合金元素成本，缩短冶炼周期。

2）使用焦炭做还原剂，有效的利用了碳素铬铁铁液中碳饱和的特点，降低了生产成本。

3）本发明得到的铬钼铁合金产品有效的解决了钢厂在氧化钼球添加过程中氧化钼球难以下沉至铁液导致挥发损失严重的问题。

4）本发明中的造渣制度有效的保护熔池，对氧化钼的还原反应起到覆盖作用，有效的抑制了氧化钼在高温下的挥发行为。

5）本发明中钼球分2-3批次加入，有效保持熔池温度，且相对增大氧化钼还原反应速率，提高了Mo的收得率，Mo在金属产品中的收得率达到90%以上。

综上所述，本发明提供了一种铬钼铁合金产品及其生产方法，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明的具体实施方式做进一步的描述；实施实例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施实例1采用本发明方法生产含Mo 10 %，Cr 50%的铬钼铁合金

取碳素铬铁（Cr=56.11 wt%，C=6.5 wt%）4kg、钼焙砂制成的氧化钼球（Mo=52.53 wt%，粒度10~50mm）1.12kg、氧化钙（生石灰换算成氧化钙）400g、二氧化硅300g、焦炭200g，碳含量85%；将碳素铬铁投入到中频感应炉内，加热熔化，升温至1600℃，加入焦炭和氧化钙、二氧化硅造渣，渣二元碱度为1.35；渣料熔清后，保持熔清状态1min，向熔池添加氧化钼球，加热，每次熔池熔清之后添加氧化钼球，所有氧化钼球分2次添加入炉，添加时间间隔2min；待所有氧化钼球添加完毕、熔池熔清后，停止加热，快速出炉，冷却；渣金分离，得到的铬钼铁合金，其成分质量百分比含量分别为Cr 49.68wt%、Mo 10.02 wt%、Fe 30.24 wt%、C 8.00%，余量为杂质2.06%，成分在允许范围。

实施实例2采用本发明方法生产Mo 25%、Cr 40 % 的铬钼铁合金

取碳素铬铁（Cr=56.11wt%，C=6.5 wt%）4kg、钼焙砂制成的氧化钼球（Mo=52.53wt%，粒度10~50mm）2.2kg、氧化钙（生石灰换算成氧化钙）450g、二氧化硅300g、焦炭300g，碳含量85%；将碳素铬铁投入到中频感应炉内，加热熔化，升温至1700℃，加入焦炭和氧化钙、二氧化硅造渣，渣二元碱度为1.50；渣料熔清后，保持熔清状态2min，向熔池添加氧化钼球，加热，每次熔池熔清之后添加氧化钼球，所有氧化钼球分3次添加入炉，添加时间间隔1min；待所有氧化钼球添加完毕、熔池熔清后，停止加热，快速出炉，冷却；渣金分离，得到铬钼铁合金，其成分质量百分比含量为Cr 40.09wt%、Mo24.87 wt%、Fe25.42 wt%、C5.80%，余量为杂质3.82%，成分在允许范围。

Claims

1.一种铬钼铁合金，其特征在于：所述铬钼铁合金的重量百分比组成为：Cr 40%-60%、Mo 5%-25%、Fe 25%-35%，C 5%-8%，余量为不可避免的杂质元素1-5%。

2.如权利要求1所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于：采用向熔融的碳素铬铁铁液中添加氧化钼球，加入碳作还原剂，还原出的钼对铬铁直接合金化，同时，加入造渣剂造渣精炼，去除有害元素并控制合金元素氧化。

3.如权利要求2所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

4.如权利要求2所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于：所述的碳素铬铁的主要成分（重量百分数）为含Cr 50%-65%、C 6%-9.5%。

5.如权利要求2所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于：所述的氧化钼球为含钼（重量百分数）为50.53%-55.32% 的钼焙砂，粒度10~50mm。

6.如权利要求2所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于：所述的生石灰是含CaO（重量百分数）为66.5%-90.00% 的粉状生石灰。

7.如权利要求2所述的一种铬钼铁合金的制备方法，其特征在于：所述的焦炭为含碳量（重量百分数）为80~87%的冶金焦炭，焦炭粒度小于等于10mm。